大直径数控立式滚磨机电气设计与实现

摘要

本文设计研制的大直径数控立式滚磨机依据半导体材料的发展趋势，针对目前国内尚无加工大直径、高精度滚磨机，而研究开发的低成本、全自动、大直径化的晶体外圆滚磨设备。首先结合设备的机械主体结构特点和工作原理阐述电气原理，制定主要技术指标，依据设备主要技术指标进行电气设计和电气系统控制电路的模块划分；其次通过电机和伺服驱动系统各项参数计算和比较分析，对伺服系统进行了选型设计。为实现设备特殊功能，对数控系统参数进行分析计算和选择设置；依据半导体材料加工工艺的控制要求，重点进行IPC角位置系统的软硬件设计，解决了设备4<'th>轴具备第二主轴和角伺服控制系统的双重控制功能，并能按加工编程指令自由切换。通过增加4<'th>轴的设计，使立式滚磨机数控系统具备X、Y、Z、4<'th>四轴联动功能，该轴控制系统的设计为后续开发更大直径的滚磨机设备提供了稳定、可靠的控制系统。最后，通过设备各项技术指标的检测和晶体滚磨加工试验，设备符合技术指标和加工要求。该设备的研制成功填补了国内空白，现已投入工业生产使用一年多，并已出口韩国NcoscmiTcch Corporation用于太阳能硅单晶材料的外圆滚磨加工。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

1.1立项目的和意义

1.2国内外市场现状及发展预测

1.3本文的主要工作

2电气原理及主要技术指标

2.1立式数控滚磨机结构及工作原理

2.2电气原理

2.3主要技术指标

本章小结

3数控立式滚磨机电气设计

3.1电气系统的模块划分

3.1.1主控回路和控制回路电路

3.1.2电气输入/输出接口

3.1.3驱动系统电路部分

3.2伺服驱动系统参数计算与选型设计

3.2.1选型依据

3.2.2电机转速及负载转矩分析计算

3.2.3负载惯量分析计算

3.2.4运转功率及加速功率计算

3.2.5伺服系统选用通用条件

3.2.6加速阶段电机负载转矩分析计算

3.2.7转矩均方根值计算

3.2.8定位控制用伺服系统选用

3.2.9计算结论及选型结果

3.3数控系统主要参数选择

3.3.1主轴参数

3.3.2进给轴参数

3.3.3伺服驱动参数

3.4立式滚磨机的PLC类型

本章小结

4角位置伺服系统IPC控制设计

4.1系统简介

4.2工控机控制系统的信号流程

4.3硬件设计

4.4软件设计

4.4.1初始化程序

4.4.2界面操作程序

4.4.3中断服务子程序

4.4.4控制算法与实现

4.4.5系统位置控制仿真结论

4.5 4th轴双重控制功能转换系统设计

本章小结

5设备整机验收及样件加工试验

5.1设备整机验收

5.2样件加工验收

6结论

参考文献

致谢